匝道影响区安全优化设计

论文总字数：56459字

摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2文献综述 1

1.2.1匝道影响区交通事故风险模型 1

1.2.2用于安全评估的交通仿真 2

1.2.3研究现状综述 3

1.3研究内容与研究方法 3

1.4本章小结 5

第二章 数据来源及整合 6

2.1匝道位置数据与匝道几何数据 6

2.2交通事故数据 9

2.3交通流数据和道路特征数据 10

2.4本章小结 12

第三章 匝道影响区事故风险模型建立 13

3.1研究方法介绍 13

3.1.1广义线性模型 13

3.1.2假设检验 14

3.1.3模型检验与评价方法 14

3.2入口匝道事故风险模型 16

3.2.1模型形式确定 16

3.2.2模型变量选择 16

3.2.3模型结果及检验 17

3.2.4模型分析 19

3.2.5模型补充 20

3.3出口匝道事故风险模型 22

3.3.1模型形式确定 22

3.3.2模型变量选择 22

3.3.3模型结果及检验 23

3.3.4模型分析 25

3.4本章小结 26

第四章 相关定义与规范 27

4.1匝道连接处定义 27

4.1.1端口 27

4.1.2变速车道 27

4.2入口匝道设计说明 28

4.3出口匝道设计说明 28

4.3我国规范相关设计说明 29

4.4中美规范对比说明 30

4.4.1设计依据 30

4.4.2取值 30

4.4.3设计不足 31

4.5本章小结 32

第五章 匝道影响区仿真与冲突分析 33

5.1交通冲突 33

5.2软件介绍 34

5.3模型说明 35

5.3.1仿真模型参数设定 35

5.3.2仿真模型研究变量设定 36

5.3.3仿真次数确定 37

5.4仿真模型设计 37

5.4.1平行式入口匝道 37

5.4.2直接式入口匝道 39

5.5仿真冲突分析 40

5.6平行式匝道分析与设计 41

5.6.1冲突数据分析 41

5.6.2冲突严重程度敏感性 42

5.6.3平行式匝道设计 43

5.7直接式匝道 44

5.7.1冲突数据分析 44

5.7.2冲突严重程度敏感性 45

5.7.3直接式匝道设计 45

5.8匝道连接端设计 46

5.9本章小结 47

第六章 总结与展望 49

6.1总结 49

6.2创新点 49

6.3展望 50

参考文献（References） 51

附录 54

致谢 66

摘 要

本文结合事故风险模型与交通仿真，对匝道影响区设计进行了安全优化。

首先从PeMS系统以及卫星地图获取相关交通、几何与安全数据，并使用Python语言筛选去除受干扰匝道、低质量数据以及二次事故；在此基础上分别以总事故频率以及严重事故频率为因变量建立负二项事故风险模型完成相关的模型检验与统计分析，对研究变量的敏感性进行计算；发现出口匝道变速车道长度与事故发生频率呈负相关，出口匝道连接端形式取直接式为宜；入口匝道事故发生频率与变速车道长度、连接端形式相关，但存在数据局限性。因此，本文进一步使用VISSIM6.0软件与SSAM进行仿真，并识别轨迹文件中的冲突的数量、类型以及严重程度。研究发现，交通状况对变速车道长度的取值存在影响；直接式匝道设计适合低交通流环境，而合理设计的平行式匝道可以在各种交通量下获得良好的运行效果，但对空间要求更高。

最后，在模型与仿真分析的基础上，对匝道影响区的驾驶行为给出解释并给出以安全为目标的匝道影响区设计。

关键词：高速公路，匝道影响区，负二项模型，交通仿真，交通冲突

Abstract

At present, the accident risk model and traffic simulation are combined to optimize the design of the ramp affected area.

Firstly, relevant traffic, geometry and safety data are obtained from the freeway Performance Measurement System and maps. Python is used to remove disturbed ramps, low-quality data and secondary accidents. On this basis, negative binomial accident risk models are established, and the sensitivity of the study variables is calculated. It is found that the length of deceleration lane is negatively correlated with the accident frequency, and the parallel type is used mostly for exit ramps. The accident frequency of entrance ramps is related with the length of acceleration lane and its type. This article further uses VISSIM6.0 and SSAM to simulate and identify the number, type and severity of conflicts in the trajectory files. The study found that the traffic condition has an impact on the design of the acceleration lane; the taper type is suitable for low traffic situation, while the parallel type can achieve reasonable operation results under various traffic volumes with enough length of acceleration lanes, but it needs more space in the meantime.

Finally, based on the models and simulation analysis, the driving behavior of the merging area is explained and the design is given.

KEY WORDS: freeway, ramp, negative binomial model, traffic simulation, traffic conflict

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